[发明专利]基于仿真和变道冲突的入口加速车道服务水平分级方法

权利要求书

1.一种基于VISSIM仿真和变道冲突的入口加速车道服务水平分级方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤1：确定仿真参数；

步骤2：将步骤1的仿真参数作为VISSIM仿真建模参数，将不同主线交通量和匝道交通量的组合输入VISSIM仿真建模软件，输出主线与匝道运行轨迹；

将主线与匝道运行轨迹导入交通冲突分析软件SSAM中分析得到变道冲突数值，基于变道冲突数值形成主线与匝道不同交通量组合下的变道冲突数值对应表；

步骤3：将变道冲突数值进行等步长的区间划分和数量统计，同时利用尖点突变理论找出变道冲突数值的突变位置，确定匝道入口加速车道服务水平分级界限值；

步骤4：基于步骤3确定的匝道入口加速车道服务水平分级界限值，对步骤2得出的主线与匝道不同交通量组合下的变道冲突数值对应表进行服务水平分级，并绘制不同交通量组合下的匝道入口加速车道服务水平分级表；

所述步骤1中确定仿真参数包括：

主线限速值、匝道限速值、匝道单车道加速车道长度、主线交通量、匝道交通量、交通组成、车辆运行速度；

所述步骤3中将变道冲突数值进行等步长的区间划分和数量统计；具体过程为：

将步骤2得到的变道冲突数值对应表进行整理分析，找到变道冲突数值对应表中最大和最小的冲突数分别为max和min；

设置步长b，将冲突数值分别划入到由[min,min+b]、(min+b,min+2b]···(max-b,max]组成的t组区间内，并统计被划入各个区间的数据个数y，形成横坐标为区间中位数x、纵坐标为区间内统计得到的数据个数y的关系表；

所述步骤3中利用尖点突变理论找出变道冲突数值的突变位置；具体过程为：

步骤31、建立各个区间的数据个数y与区间中位数x的尖点突变模型；

步骤32、将步骤31建立各个区间的数据个数y与区间中位数x的尖点突变模型进行变形，得到变形后的尖点突变模型；

步骤33、将变形后的尖点突变模型简化为尖点突变的标准函数形式，将尖点突变的标准函数进行处理得到突变特征值；

步骤34、根据突变理论，突变特征值Δ＞0则不存在突变；Δ≤0则存在突变；

所述步骤31中建立各个区间的数据个数y与区间中位数x的尖点突变模型；具体过程为：

采用四次多项式来拟合区间内数据个数y与区间中位数x的函数关系式：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+a₄x⁴ (1)

式中，a₀、a₁、a₂、a₃、a₄为待拟合参数；

采用广义线形回归，由最小二乘法求得拟合参数：

[a₀ a₁ a₂ a₃ a₄]^T＝(X^T·X)^-TX^T[y₁ y₂···y_t]^T (2)式中，

式中，T为转置；X为参数的矩阵；y₁为第1个区间的冲突数据个数；y_t为第t个区间的冲突数据个数，x₁为第1个区间的中位数，x_t为第t个区间的中位数；

所述步骤32中将步骤31建立各个区间的数据个数y与区间中位数x的尖点突变模型进行变形，得到变形后的尖点突变模型；具体过程为：

变形后的尖点突变模型为：

y＝c₄h⁴+c₂h²+c₁h+c₀ (3)

所述变形后的尖点突变模型具体求解过程为：

令h＝x+A，

式中，h为取代区间中位数x后新的自变量；A为常数；

设置c₀、c₁、c₂、c₄与a₀、a₁、a₂、a₃、a₄的关系如下：

式中，C为待拟合参数矩阵；c₀、c₁、c₂、c₄为待拟合参数；

则变形后的尖点突变模型为：

y＝c₄h⁴+c₂h²+c₁h+c₀ (3)

所述步骤33中将变形后的尖点突变模型简化为尖点突变的标准函数形式，将尖点突变的标准函数进行处理得到突变特征值；具体过程为：

略去对突变无意义的常数项c₀，式(3)进一步简化为尖点突变的标准函数形式：

式中，为尖点突变函数的因变量，u为尖点突变函数的参数，v为尖点突变函数的参数，

对式(4)一次求导和二次求导为零：

一次求导为零：

二次求导为零：

联立方程(5)和(6)得到突变特征值：

Δ＝4u³+27v² (7)。